不同預(yù)處理對小麥秸稈和玉米秸稈厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣特性研究

【摘要】：小麥和玉米是我國北方主要的糧食作物,每年收獲后產(chǎn)生大量的秸稈。直接燃燒秸稈不僅浪費(fèi)資源,還污染環(huán)境。將小麥秸稈和玉米秸稈通過厭氧發(fā)酵技術(shù)轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)能,可以有效緩解農(nóng)村地區(qū)能源緊張和環(huán)境污染的局面。由于小麥秸稈和玉米秸稈主要是由木質(zhì)纖維素組成的,難以被沼氣微生物直接利用。通過預(yù)處理技術(shù)可以改變秸稈的物理化學(xué)結(jié)構(gòu),將預(yù)處理后的秸稈用于厭氧發(fā)酵,可以明顯提高產(chǎn)氣量。因此,研究和探索不同生物和化學(xué)預(yù)處理對小麥秸稈和玉米秸稈厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣的影響是本試驗(yàn)的目的,以期研究出各種處理的最佳添加量,為提高小麥秸稈和玉米秸稈能源轉(zhuǎn)化率,進(jìn)而提高農(nóng)村戶用沼氣產(chǎn)氣量提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。 本試驗(yàn)選取4種生物處理劑：復(fù)合菌劑、糖酵酶、腐稈劑(添加量：6g/kg、8g/kg、10g/kg)、微生物催腐劑(添加量：0.6g/kg、0.8g/kg、1.0g/kg)和2種化學(xué)試劑：NaOH(添加量：60g/kg、80g/kg、100g/kg)、氨水(添加量：10mL/L、20mL/L、30mL/L)對小麥秸稈和玉米秸稈進(jìn)行預(yù)處理,7d后進(jìn)行厭氧發(fā)酵。以常溫發(fā)酵池底物為接種物,在總固體質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%的情況下,研究了小麥秸稈和玉米秸稈在25℃、30℃和35℃下的厭氧發(fā)酵特性。結(jié)果表明： (1)在25℃-35℃下,不同添加量的復(fù)合菌劑、糖酵酶、微生物催腐劑、腐稈劑、NaOH和氨水處理都可以提高小麥秸稈和玉米秸稈的日產(chǎn)氣峰值,并且可以將日產(chǎn)氣峰值出現(xiàn)的時(shí)間提前2-10d?？商岣咝←溄斩捜债a(chǎn)氣峰值12.11%-108.97%,提高玉米秸稈日產(chǎn)氣峰值8.10%-64.72%。 (2)由方差分析結(jié)果可知,隨著溫度升高小麥秸稈總產(chǎn)氣量升高。提高小麥秸稈總產(chǎn)氣量最顯著的添加量是：8g/kg復(fù)合菌劑,在35℃時(shí)12288mL;8g/kg糖酵酶,在35℃時(shí)為11972mL;0.8g/kg微生物催腐劑,在35℃時(shí)為12288mL；8g/kg腐稈劑,在35℃時(shí)為12591mL；100g/kgNaOH,在35℃時(shí)為13336mL；30mL/L氨水,在35℃時(shí)為11524mL。 (3)由方差分析結(jié)果可知,提高玉米秸稈總產(chǎn)氣量最顯著的添加量是：8g/kg復(fù)合菌劑,在30℃時(shí)為11290mL;8g/kg糖酵酶,在35℃時(shí)為12921mL；0.8g/kg微生物催腐劑,在35℃時(shí)為12225mL;8g/kg腐稈劑,在35℃時(shí)為12225mL;80g/kgNaOH,在35℃時(shí)為13274rnL；20mL/L氨水,在35℃時(shí)為12273mL。 (4)由試驗(yàn)結(jié)果可知,不同添加量的不同預(yù)處理劑均能提高小麥秸稈和玉米秸稈的TS產(chǎn)氣率和甲烷含量。經(jīng)不同添加量的6種預(yù)處理劑處理后,在25℃時(shí)小麥秸稈產(chǎn)沼氣中的平均甲烷含量提高了12.23%-38.24%,玉米秸稈提高了19.40%-30.30%;在30。C時(shí)小麥秸稈產(chǎn)沼氣中的平均甲烷含量提高了13.50%～32.59%,玉米秸稈提高了19.73%～36.56%；在35℃時(shí)小麥秸稈產(chǎn)沼氣中的平均甲烷含量提高了12.85%～44.02%,玉米秸稈提高了22.69%-52.96%。 (5)在同一溫度條件下,最佳添加量的不同預(yù)處理劑對小麥秸稈和玉米秸稈的總產(chǎn)氣量的影響不同。在25℃時(shí),小麥秸稈總產(chǎn)氣量最大的為：30mL/L氨水；玉米秸稈總產(chǎn)氣量最大的為：80g/kgNaOH。在30。C時(shí),小麥秸稈總產(chǎn)氣量最大的為:100g/kgNaOH；玉米秸稈總產(chǎn)氣量最大的為：8g/kg糖酵酶。在35。C時(shí),小麥秸稈總產(chǎn)氣量最大的為：100g/kgNaOH；玉米秸稈總產(chǎn)氣量最大的為：80g/kgNaOH。 (6)除25℃時(shí)選擇氨水處理玉米秸稈獲得效益大外,其余均是選用微生物催腐劑對小麥秸稈和玉米秸稈進(jìn)行預(yù)處理,獲得的經(jīng)濟(jì)效益最大。 【關(guān)鍵詞】：預(yù)處理 小麥秸稈 玉米秸稈 厭氧發(fā)酵 甲烷
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：S216.4
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 引言11-19
• 1.1 研究背景11
• 1.2 秸稈的性質(zhì)和利用11-13
• 1.2.1 秸稈的來源和性質(zhì)11-12
• 1.2.2 秸稈的利用途徑12-13
• 1.3 厭氧發(fā)酵理論13-15
• 1.3.1 厭氧發(fā)酵的基本理論13-14
• 1.3.2 影響厭氧發(fā)酵的主要因素14-15
• 1.4 秸稈厭氧發(fā)酵存在問題及預(yù)處理技術(shù)研究進(jìn)展15-18
• 1.4.1 秸稈厭氧發(fā)酵存在的問題15
• 1.4.2 秸稈預(yù)處理技術(shù)研究進(jìn)展15-18
• 1.5 研究的目的和內(nèi)容18-19
• 1.5.1 研究的目的及意義18
• 1.5.2 研究的內(nèi)容18-19
• 第二章 試驗(yàn)材料與方法19-21
• 2.1 試驗(yàn)材料19
• 2.2 試驗(yàn)裝置19
• 2.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)19-20
• 2.4 測定項(xiàng)目和方法20-21
• 第三章 試驗(yàn)結(jié)果與分析21-59
• 3.1 復(fù)合菌劑對小麥秸稈和玉米秸稈厭氧消化產(chǎn)氣效果的影響21-27
• 3.1.1 25℃溫度下小麥秸稈和玉米厭氧消化產(chǎn)氣效果21-23
• 3.1.2 30℃下小麥和玉米厭氧消化產(chǎn)氣效果23-25
• 3.1.3 35℃下小麥和玉米厭氧消化產(chǎn)氣效果25-27
• 3.2 糖酵酶對小麥和玉米秸稈厭氧消化產(chǎn)氣效果的影響27-33
• 3.2.1 25℃下小麥和玉米厭氧消化產(chǎn)氣效果27-29
• 3.2.2 30℃下小麥和玉米厭氧消化產(chǎn)氣效果29-31
• 3.2.3 35℃下小麥和玉米厭氧消化產(chǎn)氣效果31-33
• 3.3 微生物催腐劑對小麥和玉米秸稈厭氧消化產(chǎn)氣效果的影響33-39
• 3.3.1 25℃下小麥和玉米厭氧消化產(chǎn)氣效果33-35
• 3.3.2 30℃下小麥和玉米厭氧消化產(chǎn)氣效果35-37
• 3.3.3 35℃下小麥和玉米厭氧消化產(chǎn)氣效果37-39
• 3.4 腐稈劑對小麥和玉米秸稈厭氧消化產(chǎn)氣效果的影響39-45
• 3.4.1 25℃下小麥和玉米厭氧消化產(chǎn)氣效果39-41
• 3.4.2 30℃下小麥和玉米厭氧消化產(chǎn)氣效果41-43
• 3.4.3 35℃下小麥和玉米厭氧消化產(chǎn)氣效果43-45
• 3.5 NaOH對小麥和玉米秸稈厭氧消化產(chǎn)氣效果的影響45-51
• 3.5.1 25℃下小麥和玉米厭氧消化產(chǎn)氣效果45-47
• 3.5.2 30℃下小麥和玉米厭氧消化產(chǎn)氣效果47-49
• 3.5.3 35℃下小麥和玉米厭氧消化產(chǎn)氣效果49-51
• 3.6 氨水對小麥和玉米秸稈厭氧消化產(chǎn)氣特性的影響51-57
• 3.6.1 25℃下小麥和玉米厭氧消化產(chǎn)氣效果51-53
• 3.6.2 30℃下小麥和玉米厭氧消化產(chǎn)氣效果53-55
• 3.6.3 35℃下小麥和玉米厭氧消化產(chǎn)氣效果55-57
• 3.7 小結(jié)57-59
• 第四章 效益分析59-60
• 第五章 結(jié)論與討論60-63
• 5.1 結(jié)論60-61
• 5.2 討論61-63
• 參考文獻(xiàn)63-66
• 致謝66-67
• 作者簡介67

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